Замедленное разрушение закаленной стали

При напряжениях, меньших протекает процесс обратимой ползучести (последействия), идущий с весьма малой деформацией и обычно не учитываемый. При температурах меньших 0,5 Т,гл, но напряжениях выше а р, устанавливается низкотемпературная ползучесть, имеющая неустановившийся характер. Так как зависимость деформации от времени для этого вида ползучести выражается логарифмической функцией, то она называется логарифмической ползучестью. Ее скорости малы, а механизм связан с флуктуациями термических напряжений до уровня, способного вызвать дополнительную пластическую деформацию с течением времени. Поскольку с возрастанием деформации флуктуации напряжений приводят к дополнительному упрочнению материала, с ростом деформации ее дальнейшее протекание все более затухает и скорость ползучести снижается. Исключением из этого общего случая является, например, замедленное разрушение закаленной стали, при которой в результате значительной неупорядоченности границ зерен и насыщенности их вакансиями и в условиях низкотемпературной ползучести возможно образование межзеренных трещин [87]. При напряжениях, близких к пределу прочности, можно вызвать разрушение образцов технического железа даже при отрицательной температуре (—60 С). В этом случае можно полагать, что процесс логарифмической ползучести при таких высоких напряжениях приводит к образованию шейки в образце, что и вызывает разрушение в отличие от затухания процесса деформирования при умеренном уровне напряжений. [c.18]

ЗАМЕДЛЕННОЕ РАЗРУШЕНИЕ ЗАКАЛЕННОЙ СТАЛИ [c.64]

Закалочная гипотеза холодных трещин основана на большом экспериментальном материале исследований закалочных явлений в металле вообще и в сварных соединениях в частности. При этом особое значение имеют исследования, установившие наличие и сущность замедленного разрушения закаленных сталей и металлов. [c.245]

ВЫСОКИХ напряжений растяжения в соседнем участке этой зоны, а также в сварном шве. Такое распределение продольных напряжений обусловлено значительным увеличением объема металла околошовной зоны, непосредственно граничащего со швом, вследствие мартенситного превращения. В поперечном направлении возникают небольшие растягивающие напряжения в средней части соединения (по длине) и напряжения сжатия по краям (см. рис. 6-17). В результате на границе раздела шов—основной металл появляются большие скалывающие напряжения, способствующие замедленному разрушению закаленной стали и образованию холодных трещин типа отколов. [c.246]

Следовательно, в уравнении (1) по аналогии с уравнением, применяемым для анализа энергетических характеристик замедленного разрушения закаленной стали [69], величина 4 может быть выражена зависимостью, [c.53]

С. С. Ш у р а к о в. О роли поверхностно-активных веществ в явлении замедленного разрушения закаленной стали. Влияние температуры иа отдых и пластичность закаленной стали. — Сб. Металловедение , № 2 Судпромгиз, 1958, стр. 209— 219. [c.306]

Некоторые исследователи считают, что склонность закаленной стали к замедленному разрушению связана не столько с присутствием водорода и среды, сколько с закономерностями мартен-ситного превращения, приводящего к возникновению в структуре стали остаточных микронапряжений вследствие динамического эффекта при столкновении быстрорастущих мартенситных кристаллов друг с другом или с границами зерен [91, 131]. Этим объясняется ЗР сталей по границам старых аустенитных зерен [90]. Склонность к ЗР объясняют постепенным накоплением дефектов структуры, образующихся в результате вязкого течения по границам зерен [ПЗ]. Склонность к ЗР возрастает с увеличением податливости нагружающей системы. Так, при длительном нагружении на растяжение с перекосом 12° болтов диаметром 10 мм из стали ЗОХГСА (в состоянии закалки с [c.55]

В связи с тем, что случаи самопроизвольного разрушения таких деталей, как болты из закаленных сталей, под действием длительных растягивающих напряжений встречаются довольно часто, в Институте машиноведения АН СССР спроектировано и применяется для экспериментальной работы специальное приспособление для исследования склонности болтов к замедленному разрушению. [c.278]

К факторам, повышающим склонность материала к замедленному разрушению, относят наличие в них водорода в закаленных сталях - закономерности мартенситного превращения, приводящего к возникновению в структуре стали остаточных микронапряжений постепенное накопление дефектов структуры при вязком течении по границам зерен. Возникновению трещин замедленного разрушения способствует- наличие на поверхности детали хрупкого слоя, монтажные перекосы. Часто решающим фактором является действие внутренних растягивающих напряжений, возникающих при сварке, закалке, механической обработке и пр. [c.159]

Анализ длительной статической трещиностойкости сплавов — неотъемлемая часть проблемы оценки их склонности к замедленному хрупкому разрушению. Наиболее универсальной разновидностью такого разрушения сплавов является их растрескивание при воздействии коррозионных сред. У высокопрочных закаленных сталей также наблюдается так называемое задержанное разрушение в результате развития внутренних дефектов под воздействием водорода и адсорбционно-активных примесей или вследствие миграции закалочных дефектов. [c.345]

Р о м а н и в О. Н Д у д и н В. А., Зима Ю. В., Некоторые особенности распространения трещин в закаленных сталях при замедленном разрушении, Физико-химическая механика материалов 6, № 1, Наукова думка , Киев, 1970. [c.629]

При замедленном разрушении наблюдаются случаи возникновения как множественных, так и единичных трещин, что связано, как и при других видах нагружения, со скоростью возникновения и развития трещин. Например, в сварных соединениях титановых сплавов количество возникающих трещин замедленного разрушения уменьшалось с повышением содержания водорода, одновременно повышалась скорость их развития при уменьшении содержания водорода, а также с увеличением пластичности сплава, разрушение происходило сравнительно медленно и главным образом за счет образования новых трещин [13]. В закаленных сталях замедленное разрушение также может являться результатом развития одной трещины, встречались также случаи, когда магистральная трещина образовывалась из нескольких более мелких трещин. [c.362]

Значительным шагом вперед в раскрытии механизма образования холодных трещин при сварке и закалке было установление непосредственной связи между местным неравномерным нагревом и склонностью закаленной стали к замедленному разрушению под действием статической нагрузки при температурах, близких к комнатной [80]. [c.153]

Рассмотренный выще механизм замедленного разрушения справедлив применительно не только к закаливающимся сталям, но и к сплавам титана с высоким пределом текучести [2, 83]. При этом следует отметить, что избыточная концентрация вакансий в сплавах титана должна быть ниже, чем в сталях, в связи с малым объемным эффектом и высокой температурой -превращения. Это может служить одной из причин более длительного разрушения титановых сплавов с высоким пределом текучести по сравнению с закаленной сталью. Основные источники избыточной концентрации вакансий в титановых сплавах закалка с высоких температур (околошовная зона) и значительная локальная деформация по границам зерен и плоскостям спайности при выделении гидридной фазы. [c.158]

Последующие процессы вязкого течения закаленной стали по границам зерен, диффузионного перемещения вакансий и ионов водорода к областям растягивающих напряи-сений являются сопутствующими по отношению к процессу разрушения. Следовательно, изменение условий протекания сопряженных и сопутствующих процессов должно оказывать существенное влияние на процесс замедленного разрушения. [c.250]

Установлена определенная связь между замедлен-ны м разрушением и отдыхом закаленной стали. Те стали, которые в процессе выдержки после закалки повышают механические свойства [сопротивление хрупкому разрушению (отрыву), истинное сопротивление разрушению и относительное сужение], оказываются, как правило, в свежезакаленном состоянии склонными к замедленному разрушению. Чем сильнее на данной стали проявляется эффект отдыха, тем более склонна сталь к замедленному разрушению. [c.66]

Представления о природе холодных трещин, основывающиеся на закалочной и водородной (см. ниже) гипотезах, значительно расширены благодаря установлению связи между образованием холодных трещин и склонностью закаленной стали к замедленному разрушению. Замедленным разрушением называется явление снижения прочности некоторых металлов в зависимости от длительности воздействия на них статических нагрузок при комнатных температурах. [c.577]

Типичная структура закаленной стали, склонной к замедленному разрушению, наблюдается в участке перегрева околошовной зоны (рис. 6-18). Она характеризуется крупным зерном и соответственно крупными мартенситными иглами, выходящими своими торцами на границы зерен. В результате изменений в пограничных объемах зерен искажается атомное кристаллическое строение металла. Можно предполагать, что по строению и свойствам эти пограничные участки зерен приближаются к аморфным телам. [c.246]

Различают две разновидности мартенсита дислокационный иглообразный, содержащий в иглах только дислокации, и двойниковый пластинчатый, в котором пластины содержат двойники (рис. 10-2). Дислокационный мартенсит образуется при относительно высоких температурах в сталях с низким содержанием углерода (С < 0,22%), отличающихся повышенной пластичностью и пониженной прочностью. При этом атомные искажения по границам зерен невелики, в связи с чем такие стали в закаленном состоянии менее склонны к замедленному разрушению. [c.531]

Своевременная термообработка соединений может полностью устранить опасность образования холодных трещин. Дело в том, что закаленные стали после отпуска, особенно высокого, практически не снижают прочности при длительном статическом нагружении, т. е. они становятся несклонными к замедленному разрушению. Термообработку соединений сразу же после сварки можно осуществить при помощи индукционного или пламенного нагрева или же наложением дополнительного слоя с применением соответствующего режима сварки. Индукционный или пламенный нагрев сравнительно просто осуществить для соединений небольших толщин простой формы. [c.545]

Напряжения, вызывающие замедленное разруше-ние титановых сплавов, значительно ближе к пределу текучести (особенно при малом содержании примесей иисдрення), чем напряжение, вызывающее замедленное разрушение закаленных сталей. [c.183]

Замедленное разрушение закаленной стали изучено в ряде работ [61, 13]. Наиболее подробно исследовано это явление С. С. Шураковым. Кривые замедлен,но>го разрушения высокопрочных сталей приведены на рис. 22 и 23. Основные закономерности замедленного разрушения излагаются иже. [c.66]

Замедленное разрушение закаленной стали сопровождается одновременно развитием большого количества трещин. Металлографический анализ,. проведенный С. С. Шураиовым, показал, что разрушение начинается с образования линий сдвига, которые наблюдаются только вблизи трещины. Трещины при замедленном разрушении могут проходить как через зерна, так и по границе зерен наблюдаются также разрушения, полностью Про.ходящ1ие, по границам зерен. [c.68]

Специально про веденные С. С. Шураковым эксперименты показали, что замедленное разрушение закаленной стали не может быть объяснено влиянием поверх-носпно активной среды, водорода и лревращением остаточного аустенита в мартенсит, хотя. первые два фактора могут интенсивно влиять. на этот процесс. [c.68]

Холодные трещины в сталях при сварке возникают, если сталь в силу химического состава и термического воздействия при сварке претерпевает по.ттную пли частичную закалку. Имеются ориентировочные сведения, что минимальная доля. мартенсита в структуре перлитных сталей, при которой появляется вероят-нссть образования холодных трещин, составляет приблизительно 2Ъ—30%. Условия обра ования холодных трещин при сварке позволяют расс.матривать их как один из случаев замедленного разрушения закаленной стали под действием остаточных сварочных напряжений [31, 13, 43]. [c.209]

Холодные трещины возникают, если при данном химическом составе и термическом воздействии сварки сталь претерпевает полную или частичную закалку. Холодные трещины возникают непосредственно после сварки в течение нескольких суток при вылеживании. По прошествии указанного периода сталь восстанавливает свои свойства и холодные трещины перестают образовываться. Холодные трещины являются одним из случаев замедленного разрушения закаленной стали под действием остаточных растягивающих напряжений. При отсутствии растягивающих напряжений холодные трещины не возникают. Склонность сталей и сплавов к образованию холодных трещин оценивают по специальным методикам и пробам [8]. Хогя холодные трещины чаще возникают спустя некоторое время после сварки, их следует относить к разрушениям, возникающим в период изготовления, так как основа процесса разрушения закладывается во время сварки. [c.62]

С понижением температуры вероятность замедленного разрушения уменьшается. Так наблюдалось полное отсутствие склонности к ЗР закаленных сталей в среде жидкого азота, в то время как при комнатной температуре эта склонность была ясно выраженной [114]. Наоборот, повышение температуры даже до 70—100°С для сталей, проявляющих определенную склонность к ЗР, приводит к существенному уменьшению долговечности (например, в болтах из стали 1Х15Н4АМЗ с содержанием диффузионно-подвижного водорода порядка 1 см вЮОг вЗр-аза). [c.56]

РАЗРУШЕНИЕ ЗАМЕДЛЕННОЕ — разрушение детали через онредел. время после первоначального нагружения (затяжка болтов, пружин, баллоны под постоянным давлением, сварные изделия с внутренними напряжениями и т. п.) без дополнит, увеличения нагрузки. Р. з. связано с отдыхом закаленной стали (при вылеживании при 20° после закалки прочность и пластичность растут). Прочность при Р. з. обычно ниже кратковременной прочности этих же деталей, а характер разрушения — более хрупкий, при низких напряжениях трещины растут медленно. Окончание Р. з. часто имеет взрывной характер, напр, часть затянутого болта при окончат, разрушении выстреливает с большой ки-нетич. энергией. Р. з. наблюдалось у различных сталей с мартенситной структурой, т. е. закаленных и низкоотпущешшх у нек-рых цветных металлов, в пластмассах, силикатных стеклах, фарфоре и т. п. Р. 3. способствует неравномерность нагружения (надрезы, трещины, перекосы и т.д.), а также неравномерность и неоднородность структуры (напр., закалка стали без последующего отпуска перегрев при закалке наводороживание стали избират. коррозия латуни и др.). Неоднородность нагружения и структуры вызывают неравномерное развитие пластич. деформации различных зон тела во времени и по величине. Это приводит к разгрузке одних зон и к перегрузке и последующим трещинам в др. Причины Р. 3. связывают с искажениями вблизи границ зерен. Во многих случаях Р. 3. усиливается или возникает при воздействии коррозионных и поверхностноактивных сред. Р. 3. способствует увеличение запаса упругой энергии нагруженной системы, наир. Р. з. происходит большей частью у тех болтов, к-рые стягивают у.злы с малой жесткостью, т. е. с увеличенным запасом упругой энергии. Наоборот, при затягивании стальных болтов на жесткой стальной плите Р. з. обычно не [c.104]

При реализации механизма замедленного разрушения поверхность разрушения приобретает межкристаллитное строение. Отчетливо выявляется характерная огранка поверхности разрушения (рис. 5.68), возникающая при распространении хрупких трещин по границам кристаллитов. Часто видны трещины уходящие в глубь металла. Такая же картина разрушения выявлена при изучении влияния водорода и приложенного напряжения на высокопрочную (а 2 = 1200 МПа) сталь 38ХНЗМФА в закаленно-отпущенном состоянии [187]. Испытания на замедленное разрушение проводили при комнатной температуре, нагружая стандартные призматические с острым надрезом (угол раскрытия 45°, радиус основания надреза р = 0,22 мм, наведенная усталостная трещина) образцы с постоянно действующим изгибающим моментом (по схеме чистого изгиба). Источником водорода служил [c.297]

В лабораторных условиях замедленное разрушение удается воспроизвести, если исследуемый материал (образец) имеет нестабильную или неоднородную структуру или если неоднородны исходные условия испытаний, к которым можно отнести нарушение оптимальных условий термической обработки (перегрев, отсутствие отпуска и др.), наводороживание, местную пластическую деформацию, воздействие жидких сред, в том числе коррозионно-нейтральных, наличие хрупких слоев на поверхности, а также неоднородность поля напряжений (перекос, внецентренность и др.) и т. д. Общим для всех этих состояний и условий является понижение пластической энергоемкости тела в целом (образца). При переходе к испытаниям тех же материалов, но в условиях или состояниях, способствующих равномерному распределению деформации по объему во времени, склонность материала к замедленному разрушению исчезает или уменьшается. Так, например, С. С. Шуракову [24] удалось наблюдать временную зависимость прочности при испытании образцов из стали ЗОХНЗА только в закаленном без отпуска состоянии (рис. 19.7). Я. М. Потак [17] установил временную зависимость прочности стали ЗОХГСА в закаленном без отпуска состоянии при осевом растяжении только у надрезанного образца на гладком образце из стали в том же состоянии склонность к замедленному разрушению не проявилась. Удалось воспроизвести замедленное разрушение на образцах из стали ЗОХГСА в структурностабильном состоянии, после закалки и отпуска при 510° С, но в условиях резкой исходной неоднородности поля напряжений. Образцы имели острые кольцевые надрезы, в вершине надрезов были созданы предварительным нагружением трещины, испытание проводили путем растяжения с перекосом на податливых испытательных машинах. [c.151]

Увеличение содержания углерода, повышение температуры закалки и рост скорости охлаждения при закалке увеличивают юклониость к замедленному разрушению сталей с мартенситной структурой. Отпуск закаленной стали режо уменьшает склонность к замедленному разрушению. [c.67]

Замедленное разрушение происходит вследствие снижения прочности некоторых металлов под влиянием длительного статического нагружения при близких к комнатным температурах. В отдельных случаях это снижение прочности очень значительное. Так, например, для стали с повышенным содержанием углерода и легирующих элементов (типа 35ХГС) непосредственно после закалки с высоких температур (1200° С) длительная прочность может составить всего 10% кратковременной прочности. Причины замедленного разрушения перегретой закаленной стали заключаются в особой ее структуре. [c.246]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...